南京农大、中科院Nature Communications发现重要调控因子

　　

生物通报道  来自中科院上海生命科学研究院、南京农业大学、爱荷华州立大学等机构的研究人员证实，一种叫做GhHOX3的同源异型转录因子控制了棉花纤维伸长。这一研究发现发表在11月21日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

中科院上海生命科学研究院院长、中科院院士陈晓亚（Xiao-Ya Chen）以及南京农业大学的张天真（Tian-Zhen Zhang）教授是这篇论文的共同通讯作者。陈晓亚院士长期从事植物次生代谢、植物抗虫和棉纤维发育研究。张天真教授的主要研究方向包括种质创新、杂种优势利用、基因组学和分子育种的研究。

棉花是重要的经济作物，也是纺织工业的主导原料，在世界及我国国民经济中占重要地位。20世纪80年代以来，我国棉花彻底结束了原棉长期依赖进口的历史，棉纺织品和服装已成为大宗出口商品，占全国商品出口总值的20%作用，对国民经济发展起着重要作用。

棉纤维是纺织工业最重要的自然及可再生原料。纤维长度是决定棉质和产量的一个关键性状。近15年来，我国育成的棉花品种产量略高于美国，但纤维品质则有些差距。阐明纤维发育过程中一些重要的基因及其功能，可为棉纤维品质改良基因工程奠定基础（延伸阅读：Nature专题：转基因作物三十年 ）。此外，经历了半同步发育和快速生长的、广泛伸长的纤维细胞也为细胞伸长研究提供了一个极好的系统。

棉纤维是由胚珠外珠被单个表皮细胞分化发育而成。棉纤维发育是个有序的过程。纤维细胞起始分化后，一般不再分裂，而是持续地伸长，最终长度可达其直径的1000-3000倍。纤维发育历经起始分化、纤维伸长及初生壁合成、次生壁合成及脱水成熟4个时期。尽管研究人员在对控制棉纤维起始分化的调控因子研究中取得了一些进展，揭示出许多的因子影响了纤维细胞生长，迄今为止有关纤维伸长的关键调控因子及调控机制仍有待阐明。

在这篇新文章中研究人员报告称，发现一种同源异型-亮氨酸拉链 (homeodomain-leucine zipper protein, HD-Zip)转录因子GhHOX3控制了棉纤维伸长。GhHOX3基因定位在异源四倍体棉花品种的A12和D12同源染色体上，与纤维长度数量性状基因座(QTLs)相关联。沉默GhHOX3可大大减短纤维长度(>80%)，而过表达GhHOX3则可导致纤维长度伸长。

结合转录组和生化分析，研究人员鉴别出GhHOX3的一些靶基因也包含L1-box顺式元件，其中包括两个细胞壁松弛蛋白编码基因GhRDL1和GhEXPA1。GhHOX3可与另一种可导致转录活性增高的同源结构域蛋白GhHD1，以及生长激素赤霉素(GA)抑制因子棉花DELLA（GhSLR1）发生互作。DELLA会干扰GhHOX3–GhHD1的相互作用，抑制靶基因转录。

这些研究结果揭示了同源异型蛋白GhHOX3传感赤霉素信号，促进纤维细胞伸长的一种新机制。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Control of cotton fibre elongation by a homeodomain transcription factor GhHOX3

Cotton fibres are unusually long, single-celled epidermal seed trichomes and a model for plant cell growth, but little is known about the regulation of fibre cell elongation. Here we report that a homeodomain-leucine zipper (HD-ZIP) transcription factor, GhHOX3, controls cotton fibre elongation. GhHOX3 genes are localized to the 12th homoeologous chromosome set of allotetraploid cotton cultivars, associated with quantitative trait loci (QTLs) for fibre length……

作者简介：

陈晓亚

植物生理学家； 1982年毕业于南京大学生物学系； 1985年在英国里丁(Reading)大学获博士学位； 2005年当选为中国科学院院士；现任中科院上海生命科学研究院院长、植物分子遗传国家重点实验室主任、中国植物生理学会常务副理事长、国际棉花基因组协调委员会(ICGI)委员等职。 长期从事植物次生代谢和棉纤维发育研究，早期曾从事植物分类学研究。对植物倍半萜代谢，尤其是棉花和青蒿萜类生物合成及调控开展了系统深入的研究，克隆鉴定了棉酚合成途径一系列酶和调控因子基因，并将棉花漆酶用于环境修复。通过对棉纤维发育相关转录因子的分析，鉴定了调控基因并提出其内含子起重要作用，为揭示棉纤维和植物表皮毛细胞发育的分子机制做出了贡献。在植物microRNA领域，发现激素和miR160通过生长素应答因子控制根尖顶端细胞分化和根冠形成。

张天真

1986.03-1988.11 南京农业大学农学院助教 1988.12-1992.06南京农业大学农学院讲师 1992.07-1994.11 南京农业大学农学院副教授 1992.09-1993.09 德国鲁尔大学农业生物技术博士后 1994.12-今 南京农业大学农学院教授 1997.05-今 南京农业大学农学院教授，博士生导师 2002.4-今 南京农业大学国家重点实验室主任 国内外重要学术兼职： 2003.02至今 国际棉花基因组计划(ICGI) 协调委员会委员兼结构基因组研究工作组主席 2002.02至今 ICGI国际研讨会国际组委会委员 2006.09至今 江苏省遗传学会理事长 2001.08至今 中国棉花学会副理事长。  
   
研究方向： 种质创新、杂种优势利用、基因组学和分子育种的研究